2020年高考生物真题专项训练：11生物技术实践（含答案详解）

2020年高考生物真题专项训练
专题十一　生物技术实践
1．(2020·新高考山东卷，T12)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是(　　)
A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
2．(2020·新高考山东卷，T20)(不定项)野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长，发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时，均不会产生菌落。某同学实验过程中发现，将M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后出现许多由单个细菌形成的菌落，将这些菌落分别接种到基本培养基上，培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析，不合理的是(　　)
A．操作过程中出现杂菌污染
B．M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸
C．混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质
D．混合培养过程中，菌株中已突变的基因再次发生突变
3．(2020·高考江苏卷，T16)甲、乙两个实验小组分别进行了“酵母细胞固定化技术”的实验，结果如图所示。出现乙组实验结果的原因可能为(　　)
A．CaCl2溶液浓度过高
B．海藻酸钠溶液浓度过高
C．注射器滴加速度过慢
D．滴加时注射器出口浸入到CaCl2溶液中
4．(2020·高考江苏卷，T18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是(　　)
A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁
C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
5．(2020·高考江苏卷，T19)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整
B．图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落
C．该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的
D．菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色
阅读下列材料，回答6、7题。
甜瓣子是豆瓣酱的重要成分，风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响，也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如图所示。
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%，温度37 ℃，发酵30天)进行了改良，改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
时期 时段(天) 盐度(%) 温度(℃)
前期 0～12 6 12
中期 12～16 6 37
后期 16～30 15 37
两种工艺的结果比较如图。
6．(2020·新高考天津卷，T9)下列关于本研究的实验方法与原理的描述，错误的是(　　)
A．发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B．蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C．温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D．定期取样，使用平板划线法统计活细菌总数
7．(2020·新高考天津卷，T10)下列对实验结果的分析，错误的是(　　)
A．新工艺中期活霉菌总数下降由温度升高导致
B．新工艺后期活细菌总数下降由温度、盐度均升高导致
C．新工艺中期氨基酸产生速率较前期末加快，是因为温度升高提高了蛋白酶活性
D．新工艺中甜瓣子风味提升，与前、中期活微生物总数高和氨基酸终产量高均有关
8．(2020·浙江7月选考，T19)下列关于微生物培养及利用的叙述，错误的是(　　)
A．利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物，而保留利用尿素的微生物
B．配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH
C．酵母菌不能直接利用糯米淀粉发酵得到糯米酒
D．适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化
9．(2020·高考全国卷Ⅰ，T37)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。
回答下列问题：
(1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用____________________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是________。甲、乙培养基均属于________培养基。
(2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107 个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释__________________倍。
(3)在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是____________________________________________(答出1点即可)。
(4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤：__________________________________________。
(5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即________________________________________________。
10．(2020·高考全国卷Ⅱ，T37)研究人员从海底微生物中分离到一种在低温下有催化活性的α 淀粉酶A3，并对其进行了研究。回答下列问题：
(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可检测淀粉的减少，检测应采用的试剂是________，也可采用斐林试剂检测________的增加。
(2)在A3的分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常会在凝胶中添加SDS，SDS的作用是________________和______________________________________。
(3)本实验中，研究人员在确定A3的最适pH时使用了三种组分不同的缓冲系统，结果如图所示。某同学据图判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响，其判断依据是______________。
(4)在制备A3的固定化酶时，一般不宜采用包埋法，原因是__________________________(答出1点即可)。
11．(2020·高考全国卷Ⅲ，T37)水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题：
(1)制作果汁时，可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、________________(答出2种即可)。纤维素酶可以分解植物________________(填“细胞膜”或“细胞壁”)中的纤维素。
(2)用果胶酶处理果泥时，为了提高出汁率，需要控制反应的温度，原因是________________________________________________________________________。
(3)现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶，某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。通常，酶活性的高低可用____________来表示。
(4)获得的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋，制作果酒需要__________________菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是______________。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌属于____________(填“好氧”或“厌氧”)细菌。
12．(2020·高考江苏卷，T31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：
(1)常规微生物实验中，下列物品及其灭菌方法错误的是________(填编号)。
编号 ① ② ③ ④
物品 培养基 接种环 培养皿 涂布器
灭菌方法 高压蒸汽 火焰灼烧 干热 臭氧
(2)称取1.0 g某土壤样品，转入99 mL无菌水中，制备成菌悬液，经________后，获得细胞密度不同的菌悬液。分别取0.1 mL菌悬液涂布在固体培养基上，其中10倍稀释的菌悬液培养后平均长出了46个酵母菌落，则该样本中每克土壤约含酵母菌________个。
(3)为了进一步提高酵母菌产酶能力，对分离所得的菌株，采用射线辐照进行________育种。将辐照处理后的酵母菌涂布在以________为唯一碳源的固体培养基上，培养一段时间后，按照菌落直径大小进行初筛，选择直径________的菌落，纯化后获得A、B两突变菌株。
(4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是________。
13．(2020·新高考天津卷，T15)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比(如表)进行预实验。
品种B组织培 养阶段 细胞分裂素浓度(μmol/L) 生长素浓度 (μmol/L)
Ⅰ诱导形成愈伤组织 m1 n1
Ⅱ诱导形成幼芽 m2 n2
Ⅲ诱导生根 m3 n3
据表回答：
(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是____________________。
(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是____________阶段。
(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比(m1>2.0)，以0.5 μmol/L为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为________μmol/L。
(4)Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为____________，选用高浓度生长素时的处理方法为____________。
(5)在____________阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
14．[(2020·浙江7月选考，T29(一)]回答与柑橘加工与再利用有关的问题：
(1)柑橘果实经挤压获得果汁后，需用果胶酶处理，主要目的是提高果汁的________。为确定果胶酶的处理效果，对分别加入不同浓度果胶酶的果汁样品，可采用3种方法进行实验：①取各处理样品，添加相同体积的________，沉淀生成量较少的处理效果好。②对不同处理进行离心，用比色计对上清液进行测定，OD值________的处理效果好。③对不同处理进行________，记录相同体积果汁通过的时间，时间较短的处理效果好。
(2)加工后的柑橘残渣含有抑菌作用的香精油及较多的果胶等。为筛选生长不被香精油抑制且能高效利用果胶的细菌，从腐烂残渣中分离得到若干菌株，分别用无菌水配制成________，再均匀涂布在LB固体培养基上。配制适宜浓度的香精油，浸润大小适宜并已________的圆形滤纸片若干，再贴在上述培养基上。培养一段时间后，测量滤纸片周围抑制菌体生长形成的透明圈的直径大小。从直径________的菌株中取菌接种到含有适量果胶的液体培养基试管中培养，若有果胶酶产生，摇晃试管并观察，与接种前相比，液体培养基的________下降。
专题十一　生物技术实践（答案详解）
1．解析：选C。由题意可知，“浸曲发”是将酒曲浸泡活化，在活化的过程中微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡，气泡是微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B正确；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误；由题意可知，“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡，D正确。
2．解析：选B。若操作过程中出现杂菌污染，则基本培养基上会有杂菌生长，从而出现菌落，A正确；若M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸，则M、N菌株混合培养一段时间，充分稀释后再涂布到基本培养基上，培养后会出现许多由单个细菌形成的菌落，但由于M、N菌株的遗传物质没有改变，将这些菌落分别接种到基本培养基上时，培养后不会再有菌落出现，B错误；若混合培养过程中，菌株获得了对方的遗传物质或菌株中已突变的基因再次发生突变，都会造成遗传物质改变，则混合培养一段时间，充分稀释涂布到基本培养基上培养后会有菌落出现，将这些菌落再分别接种到基本培养基上培养后，也会有菌落出现，C、D正确。
3．解析：选B。题图所示的凝胶珠不是圆形或椭圆形，而呈蝌蚪状，原因可能是海藻酸钠溶液浓度偏高或注射器中的混合液推进速度过快，故选B。
4．解析：选B。制作葡萄酒时，选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄略加冲洗，并除去枝梗，A正确；发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，不能装满，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时发酵液溢出，B错误；酒精发酵过程中会产生二氧化碳，为了释放出二氧化碳，要根据发酵进程适时拧松瓶盖放气，C正确；由于醋酸发酵使用的菌种为醋酸菌，醋酸菌为好氧细菌，为了给醋酸发酵提供充足的氧气，并防止空气中的杂菌污染，酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵，D正确。
5．解析：选B。倒平板后无需间歇晃动，A错误；图中Ⅰ区、Ⅱ区的细菌数量太多，Ⅲ区的细菌数量较少，可从Ⅲ区挑取单菌落，B正确；Ⅲ区中存在单菌落，该实验结果能达到菌种纯化的目的，C错误；刚果红能与纤维素形成红色复合物，但不能和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物，因此菌落周围的纤维素被降解后，不能被刚果红染成红色，D错误。
6．解析：选D。根据工艺流程可知，蚕豆瓣制曲形成豆瓣曲，说明发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累，A正确；蚕豆瓣含有丰富的糖类和蛋白质，因此蚕豆瓣可为微生物的生长繁殖提供碳源和氮源，B正确；根据图中发酵前期、中期和后期的活霉菌、活细菌总数变化以及表格数据可知，温度与盐度都影响微生物的生长繁殖，C正确；定期取样，使用稀释涂布平板法统计活细菌总数，D错误。
7．解析：选B。与前期相比，中期的盐度不变，温度上升，因此新工艺中期活霉菌总数下降与温度升高有关，A正确；与中期相比，新工艺后期温度不变，盐度升高，因此新工艺后期活细菌总数下降是由盐度升高导致的，B错误；与前期末相比，新工艺中期氨基酸产生速率加快，是因为温度由12 ℃升高到37 ℃，温度升高提高了蛋白酶活性，C正确；综合分析三图中两条曲线的变化，新工艺中甜瓣子风味提升，与前、中期活微生物总数高和氨基酸终产量高均存在密切关系，D正确。
8．解析：选A。利用尿素固体培养基筛选尿素分解菌时，尿素固体培养基并不直接杀死其他微生物，而是其他微生物不能以尿素为氮源，无法在尿素固体培养基中存活，A错误；不同的微生物生长所需的最适pH不同，如细菌适宜生活在中性偏碱环境，霉菌适宜生活在中性偏酸环境，因此配制培养基时应根据微生物的种类调整培养基的pH，B正确；利用糯米酿酒需要先进行糖化，酵母菌不能直接利用淀粉进行发酵，C正确；醋化醋杆菌的发酵底物为一定浓度的酒—水混合物，适宜浓度的酒精可使醋化醋杆菌活化，D正确。
9．解析：(1)实验过程中，对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时，常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知，乙培养基为固体培养基，与甲培养基相比，其特有的组分Y物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长，因此均为选择培养基。(2)据题意，假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍，才能保证稀释后的100 μL菌液中细菌细胞数不超过200个，初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，则稀释之前100 μL菌液中有2×106个细菌，可得2×106×(1/X)＝ 200，则X＝104，因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)在筛选过程中，若培养基中S浓度过高，可能会导致细胞失水，进而抑制菌株的生长。(4)将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中，进行适当稀释后，利用稀释涂布平板法，取适量的菌液涂布到乙培养基上，在适宜条件下进行培养，一段时间后，统计菌落数，即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。(5)本实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。
答案：(1)高压蒸汽灭菌　琼脂　选择
(2)104　(3)S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长
(4)取淤泥加入无菌水中，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数　(5)水、碳源、氮源和无机盐
10．解析：(1)在以淀粉为底物测定A3酶活性时，既可依据淀粉遇碘液变蓝的原理来检测底物淀粉的减少，也可以采用斐林试剂检测其水解产物还原糖的增加。(2)在蛋白质分离过程中可采用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其纯度，通常在凝胶中添加SDS，SDS不仅能消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响，还能使蛋白质发生变性，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。(3)据题图分析可知，在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同，因此可判断，缓冲系统的组分对酶活性有影响。(4)在制备固定化酶时，一般采用物理吸附法或化学结合法，不宜采用包埋法，因为酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出。
答案：(1)碘液　还原糖(或答：葡萄糖)　(2)消除蛋白质所带净电荷对迁移率的影响　使蛋白质发生变性　(3)在pH相同时，不同缓冲系统条件下所测得的相对酶活性不同　(4)酶分子体积小，容易从包埋材料中漏出
11．解析：(1)果胶酶并不特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。纤维素是植物细胞壁的主要组成成分之一，纤维素酶可以将其分解。(2)用果胶酶处理果泥时，为了提高出汁率，需要控制反应的温度，这是因为温度对果胶酶活性有影响，在最适温度下酶活性最高，出汁率最高。(3)酶活性的高低可以用在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。(4)利用获得的果汁制作果酒时需要用酵母菌，果酒发酵前期需要O2，O2可促进酵母菌的有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，其对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。
答案：(1)果胶分解酶、果胶酯酶　细胞壁　(2)温度对果胶酶活性有影响，在最适温度下酶活性最高，出汁率最高　(3)在一定条件下，单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量　(4)酵母　促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖　好氧
12．解析：(1)涂布器一般用干热灭菌法或灼烧灭菌法进行灭菌。(2)99 mL无菌水中加入1.0 g土壤制成的菌悬液为100 mL，取稀释10倍后的菌悬液0.1 mL涂布平板，平板上的平均菌落数为46，则每克土壤约含酵母菌46÷0.1×10×100 ＝4.6×105(个)。(3)辐射可以提高基因突变的频率，利用射线辐照进行的育种为诱变育种。本实验的目的是筛选产脂肪酶的菌株，所用的培养基应该以脂肪(或油脂)为唯一碳源；最终形成的菌落直径越大，形成该菌落的菌株分解脂肪(或油脂)的能力越强，生产脂肪酶的能力也越大。(4)由图可知，相对于菌株A，菌株B的增殖速度更快，降解脂肪能力更强；根据题干信息“在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白”可进一步推知菌株B处理含油废水时可得到更多的单细胞蛋白，故菌株B更适合作为后续研究的材料。
答案：(1)④　(2)梯度稀释　4.6×105(或460 000)　(3)诱变　脂肪(或油脂)　较大　(4)B　该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好
13．解析：(1)选择茎尖、幼叶等作为外植体是因为其富含分生组织，细胞分化程度低，诱导其脱分化形成愈伤组织更容易。(2)阶段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别涉及脱分化、再分化和再分化过程，细胞形态、结构和功能在这些阶段都发生了变化，都存在基因的选择性表达。(3)因为m1 μmol/L为品种B在Ⅰ阶段的最佳激素配比中的细胞分裂素浓度，所以确定品种A在Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度时，若以0.5 μmol/L为梯度设计5个浓度水平，设置的浓度由低到高应依次为m1－1.0、m1－0.5、m1、m1＋0.5、m1＋1.0(单位均为μmol/L)。(4)用浸泡法处理幼芽时使用的生长素浓度较低，处理时间较长，用沾蘸法处理幼芽的时间较短，使用的生长素浓度较高，二者均可以得到最佳生根效果。(5)秋水仙素通过抑制分裂期纺锤体的形成使染色体加倍；Ⅱ、Ⅲ阶段中部分细胞可能已发生分化，失去了分裂能力，故用秋水仙素处理这两个阶段的材料，并非所有细胞的染色体数目都会加倍；而Ⅰ阶段形成的愈伤组织细胞都由已分化细胞经过脱分化形成，分化程度较低，分裂能力较强，该阶段中使用秋水仙素使染色体数目加倍，更容易获得由单个细胞形成的多倍体。
答案：(1)细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织　(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ　(3)m1＋1.0　(4)浸泡法(长时间处理)　沾蘸法(短时间处理)　(5)Ⅰ
14．解析：(1)果胶酶能使果胶水解，提高出汁率和澄清度。可利用果胶不溶于乙醇的特性，向果汁中加入95%的乙醇，观察沉淀的生成量以确定酶的处理效果；也可利用光电比色法测OD值来判断果胶的残留量，OD值越小说明果胶的残留量越少，果汁澄清度越高；另外，也可采用对不同处理进行抽滤的方法(选修1 P21)，记录相同体积果汁通过的时间，时间较短的处理效果好，抽滤时要控制过滤压力，使过滤压力这一无关变量保持相同且适宜。(2)由题意可知要筛选的对象为耐香精油又能分泌果胶酶的细菌，首先要对菌株进行分离。将若干菌株分别用无菌水配制成细胞悬液，再均匀涂布到LB固体培养基上后，利用抑菌圈法筛选耐香精油的细菌，透明圈直径越小说明相应菌株对香精油的耐受性越好；果胶有使细胞粘合在一起的作用，若果胶含量下降，则液体培养基的粘性降低。
答案：(1)澄清度　95%乙醇　较小　抽滤
(2)细菌悬液　灭菌　较小　粘性